基于丙氨酸修饰的壳聚糖及合成树脂检测食品中痕量元素研究

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壳聚糖是一种富含羟基和氨基的线性天然高分子材料,合成树脂是一种具有双亲性的高分子功能材料,二者能够在水溶液中与金属离子进行螯合,实现金属离子的去除。氨基酸是一种由氨基(-NH2)和羧基(-COOH)组成的环境友好型材料,具有良好的生物相容性和金属离子螯合能力,可通过化学反应修饰到重金属吸附剂上,从而提高吸附剂的吸附效果。本文首先利用酰胺反应得到N-甲基丙烯酰-L-丙氨酸(NMA)单体,然后通过接枝共聚反应将NMA修饰到壳聚糖微球上或NMA单体进行自聚,最终合成两种材料——丙氨酸修饰的壳聚糖(PNMA-TACS)微球和丙氨酸修饰的合成树脂(PNMA螯合树脂)。分别用傅里叶红外光谱、热重分析仪、比表面积与孔隙度分析仪和扫描电子显微镜对材料进行表征,表明丙氨酸成功地修饰到壳聚糖微球和合成树脂上。通过研究其对金属离子的吸附性能,发现吸附过程符合Langmuir型等温线模型和准二级动力学模型,是一种自发的单层化学吸附。分别将PNMA-TACS微球和PNMA螯合树脂填充到固相萃取柱中,与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用,构建了两种多痕量元素同时检测的方法。对固相萃取条件进行优化,得出装载20 mg的PNMA-TACS微球在p H为6.0,上样流速为1.5 m L min-1,洗脱剂为2.5 m L 0.5 mol L-1 HNO3溶液的条件下可实现对目标元素V(V),Cr(VI),Cu(II),As(V),Cd(II)和Pb(II)的吸附分离;装载30 mg的PNMA螯合树脂在p H为5.0,上样流速为1.5 m L min-1,洗脱剂为2.5 m L 0.5 mol L-1 HNO3溶液的条件下可实现对重金属Cr(VI),Cu(II),Cd(II)和Pb(II)的吸附分离。两种方法的检出限分别为1.1-3.7 ng L-1和2.7-4.1 ng L-1,在1μg L-1浓度下对两种方法的重复性进行研究,发现目标元素的相对标准偏差分别在1.5-3.0%和1.8-3.4%之间,具有良好的灵敏性和稳定性。最后对扇贝(GBW10024)和辽宁大米(GBW10043)两种标准参考物质中目标元素进行分析测定,验证了两种方法的准确度。对大米和奶粉进行加标回收实验,其回收率介于77-106%之间。
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